Nghiên cứu xử lý nước thải giàu cacbon và nitơ bằng công nghệ mbbr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - u NGUYỄN VĂN HANH iê n NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU CACBON VÀ NITƠ Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN HANH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI GIÀU CACBON VÀ NITƠ tN gh iê n u BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR LUẬN VĂN THẠC SĨ Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ Chuyên ngành : Kỹ thuật mơi trường KỸ THUẬT MƠI TRƯỜNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐẶNG XUÂN HIỂN HÀ NỘI – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến tất thầy giáo, cô giáo Viện công nghệ môi trường - Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội Trong suốt thời gian học tập nghiên cứu trường, thầy cô tận tình giảng dạy, truyền đạt tri thức quý báu giúp tác giả hồn thành chương trình đào tạo Luận văn thạc sĩ Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS Đặng Xuân Hiển trường Đại Học Bách khoa Hà Nội tận tình hướng dẫn suốt trình nghiên cứu khoa học Và cuối cùng, xin biết ơn cha mẹ, anh em gia đình, biết ơn tất anh chị, bạn lớp cao học Kỹ thuật Môi Trường trường Đại Học Bách u khoa Hà Nội động viên, giúp đỡ, đồng hành suốt hai năm học vừa qua iê n trình thực luận văn gh Tác xin cam đoan Luận văn thạc sĩ thực hướng dẫn th uậ tN Trường Đại học bách khoa Hà Nội thầy hướng dẫn PGS.TS Đặng Xuân Hiển sĩ Kĩ Trân trọng cảm ơn ! tháng năm 2017 Lu ận vă n th ạc Hà Nội, ngày Nguyễn Văn Hanh i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN .3 1.1 Tổng quan nước thải giầu chất cacbon nitơ cần nghiên cứu .3 1.1.1 Một số loại nước thải giàu cacbon nito 1.1.2 Ảnh hưởng nước thải giàu chất hữu nitơ đến môi trường 1.2 Quá trình vi sinh xử lý chất hữu nitơ nước thải 1.2.1 Cơ chế loại bỏ hợp chất hữu nước tN gh iê n u 1.2.2 Cơ chế trình nitrat hoá 10 1.2.3 Cơ chế trình khử nitrat 12 1.3 Một số phương pháp xử lý chất hữu nitơ nước thải 15 ạc sĩ Kĩ th uậ 1.3.1 Phương pháp thiếu khí – hiếu khí truyền thống 15 1.3.2 Phương pháp lọc sinh học thiếu khí – hiếu khí 17 1.3.3 Phương pháp SBR .18 Lu ận vă n th 1.4 Xử lý nước thải giàu cacbon nitơ công nghệ MBBR 19 1.4.1 Tổng quan công nghệ MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) 19 1.4.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình xử lý cơng nghệ MBBR 24 1.4.3.Tình hình nghiên cứu cơng nghệ ngồi nước nước 28 CHƢƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIÀU CACBON VÀ NITƠ BẰNG CÔNG NGHỆ MBBR 34 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 34 2.2 Đối tượng nghiên cứu 34 2.2.1 Nước thải 34 2.2.2.Giá thể di động .35 2.2.3 Mơ hình nghiên cứu 36 2.3 Nội dung thực nghiệm 41 2.4 Phương pháp nghiên cứu 46 2.4.1 Phương pháp hồi cứu 46 2.4.2 Phương pháp thí nghiệm phân tích 46 2.4.3 Phương pháp nghiên cứu mơ hình 47 ii 2.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 47 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 48 3.1 Kết vận hành thí nghiệm thích nghi 48 3.1.1 Chỉ số DO 48 3.1.2 Chỉ số pH 49 3.1.3 Chỉ số MLSS .50 3.1.4 Diễn biến biến đổi số COD 51 3.2 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tỷ lệ COD/TN .52 3.2.1 Kết loại bỏ COD 52 3.2.2 Kết loại bỏ TN 52 3.2.3 Chỉ số MLSS .53 3.2.4 Sự chuyển hóa N-NO2 + N-NO3 54 sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u 3.2.5 Hiệu suất xử lý COD, tổng N NH3 .55 3.3 Kết nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng COD TN 56 3.3.1 Kết loại bỏ COD 56 3.3.2 Kết loại bỏ TN 57 3.3.3 Chỉ số MLSS .58 3.3.4 Sự chuyển hóa N-NO3 N-NO2 .59 3.3.5 Hiệu suất xử lý COD, tổng N NH3 .60 th ạc 3.4 Kết nghiên cứu tính ổn định thiết bị .61 Lu ận vă n KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .62 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 PHẦN PHỤ LỤC 67 iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Tiếng anh Tiếng việt Biochemical Oxygen Demand days Nhu cầu oxy sinh hoá ngày BOD5 BTNMT COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hố học DO Dissolved Oxygen Oxy hịa tan F/M Food/Microorganism Tỉ số chất/vi sinh HRT Hydraulic Retention Time Thời gian lưu nước thuỷ lực MBBR Moving bed biofilm reactor Bể phản ứng màng sinh học với giá thể chuyển động MLSS Mixed Liquor Suspended Solids MLVSS Mixed Liquor Volatile Suspended Solids 10 OLR Organic loading rate 11 QCVN 12 SRT 13 14 Hàm lượng chất rắn lơ lửng Hàm lượng chất rắn bay ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u Bộ tài nguyên môi trường vă n th Tải lượng chất hữu Lu ận Quy chuẩn Việt Nam Sludge retention time Thời gian lưu bùn TSS (otal Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng SVI Sludge volume index Chỉ số thể tích bùn iv DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Nồng độ chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt chưa xử lý Bảng 1.2 Chất lượng nước thải theo điều tra trại chăn nuôi tập trung Bảng 1.3 Thành phần chất ô nhiễm nước thải chế biến cao su .6 Bảng 1.4 Thành phần trung bình chất ô nhiễm nước thải giết mổ gia súc Bảng 1.5 Thành phần nước thải chế biến thủy sản Bảng 1.6 Các phản ứng chuyển hóa sinh học nitơ nước 14 Bảng 1.7 Thông số loại giá thể 22 Bảng 2.1 Tính chất nước thải nghiên cứu .34 Bảng 2.2 Thông số đặc trưng giá thể sử dụng đề tài 35 Bảng 2.3 Các thơng số kiểm sốt 40 Bảng 2.4 Thông số vận hành thí nghiệm thích nghi .42 Bảng 2.5.Thơng số thí nghiệm tỷ lệ COD/TN = 3/1 43 tN gh iê n u Bảng 2.6.Thơng số thí nghiệm tỷ lệ COD/TN = 4/1 43 Bảng 2.7.Thơng số thí nghiệm tỷ lệ COD/TN = 5/1 44 Bảng 2.8 Thơng số thí nghiệm 44 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ Bảng 2.9.Thông số thí nghiệm .46 Bảng 2.10 Các phương pháp phân tích mẫu 47 v DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Thành phần chất nước thải sinh hoạt Hình 1.2 Cơng nghệ thiếu – hiếu khí xử lý đồng thời chất hữu nitơ .16 Hình 1.3 Sơ đồ hoạt động bể SBR 18 Hình 1.4 Mơ tả trình xử lý bể MBBR 20 Hình 1.5 Các loại giá thể K1, K2, K3, Biofilm Chip M Natrix 21 Hình 1.6 Sự phát triển lớp màng biofilm bên ngồi bên 23 Hình 1.7 Nồng độ chất theo chiều sâu lớp màng 24 Hình 1.8 Lớp biofilm dính bám bề mặt giá thể 26 Hình 1.9 Các ứng dụng khác hệ thống xử lý phương pháp MBBR 27 Hình 2.1 Giá thể di động kiểu K3 35 Hình 2.2 Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ mơ hình nghiên cứu .36 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí mơ hình 37 tN gh iê n u Hình 2.4 Mơ hình thực tế 38 Hình 2.5 Kích thước bể lắng, bể thiếu khí bể hiếu khí .39 Hình 2.6 Bơm định lượng 39 ạc sĩ Kĩ th uậ Hình 2.7.Mơ tơ khuấy .40 Hình 2.8 Máy thổi khí RESUN .40 Hình 2.9 Các nội dung nghiên cứu thực 41 Lu ận vă n th Hình 3.1 Sự biến đổi số DO q trình thí nghiệm thích nghi 48 Hình 3.2 Sự biến đổi số pH q trình thí nghiệm thích nghi 49 Hình 3.3 Sự biến đổi số MLSS q trình thí nghiệm thích nghi 50 Hình 3.4 Sự biến đổi số COD trình thí nghiệm thích nghi 51 Hình 3.5 Hiệu xử lý COD thay đổi tỷ lệ COD/TN .52 Hình 3.6 Hiệu xử lý TN thay đổi tỷ lệ COD/TN 52 Hình 3.7 Chỉ số MLSS tỷ lệ COD/TN khác 53 Hình 3.8 Sự chuyển hóa N-NO2 + N-NO3 tỷ lệ COD/TN khác 54 Hình 3.9 Hiệu xuất xử lý COD, TN NH3 thay đổi tỷ lệ COD/TN 55 Hình 3.10 Hiệu xử lý COD thay đổi tải trọng COD TN 56 Hình 3.11 Hiệu xử lý TN thay đổi tải trọng COD TN 57 Hình 3.12 Tải trọng xử lý TN thay đổi tải trọng COD TN 58 Hình 3.13 số MLSS thay đổi tải trọng COD TN 58 Hình 3.14 Sự chuyển hóa N-NO3 N-NO2 thay đổi tải trọng COD TN 59 Hình 3.15 Hiệu xuất xử lý COD, TN NH3 thay đổi tải trọng COD:TN .60 Hình 3.16 Tính ổn định hiệu suất xử lý TN COD 61 vi MỞ ĐẦU Phương pháp sinh học với giá thể di động (MBBR) phát triển Nauy từ thập niên 80 MBBR đạt hiệu xử lý sinh học cao dựa kết hợp hai trình màng sinh học q trình bùn hoạt tính, vi sinh vật phát triển bề mặt hạt nhựa polyetylen (đệm) lơ lửng trộn lẫn với nước thải bể phản ứng Khơng khí cấp vào bể vừa để cung cấp ôxy cho vi sinh vật sử dụng vừa động lực cho đệm chuyển động bể (các đệm plastic nhẹ, có khối lượng riêng xấp xỉ khối lượng riêng nước) Công nghệ MBBR có khả xử lý hiệu cao nước thải có mức độ nhiễm hữu nitơ cao u Ngày với vấn đề gia tăng dân số hệ kèm theo iê n mơi trường lớn Trong nước thải sinh hoạt ngành công nghiệp chế biến tN gh thực phẩm, chăn nuôi gia súc gia cầm, …gia tăng đặt thách thức cho th uậ nhà môi trường Hiện nhà máy xử lý nước thải đối mặt với vấn đề phải sĩ Kĩ mở rộng quy mô tăng lên đáng kể lưu lượng nước thải tải trọng hữu th ạc Tuy nhiên nhà máy thay đổi cơng nghệ sử dụng để đáp ứng vă n nhu cầu xử lý Một công nghệ nghiên cứu công nghệ Lu ận Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) Yếu tố quan trọng cơng nghệ MBBR khả xử lý nước thải lớp màng vi sinh bám dính giá thể sinh học Lớp màng sinh học quần thể vi sinh vật phát triển bề mặt giá thể Chủng loại vi sinh vật màng sinh học tương tự hệ thống xử lý bùn hoạt tính lơ lửng Màng sinh học bao gồm loại vi sinh vật, bao gồm tảo, nấm, vi khuẩn động vật nguyên sinh hầu hết màng sinh học tự nhiên, bao gồm các cộng đồng vi khuẩn phức tạp với nhiều lồi Vì vậy, vấn đề nghiên cứu công nghệ MBBR xử lý nước thải giàu cacbon nito cần thiết Nội dung đề tài nghiên cứu đánh giá hiệu xử lý nước thải giàu hợp chất hữu nitơ kết hợp công nghệ sinh học thiếu khí hiếu khí có sử dụng giá thể di động K3 tải trọng hữu cơ, tải trọng nitơ đến hiệu suất xử lý COD nitơ (1,0 kgCOD/m3/ngày.đêm 0,2 kgN/m3/ngày.đêm; 1,25 kgCOD/m3/ngày.đêm 0,25 kgN/m3/ngày.đêm; 1,5 kgCOD/m3/ngày.đêm 0,3 kgN/m3/ngày.đêm) Dựa kết đạt được, rút ưu điểm, nhược điểm q trình để góp phần ứng dụng thực tế xử lý nước thải giàu cac bon nitơ làm khoa học việc ứng dụng Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u công nghệ xử lý nước thải công nghệ MBBR BẢNG PLI.17 HIỆU SUẤT XỬ LÝ COD, TN VÀ NH3 Hiệu suất xử Hiệu suất xử lý Hiệu suất xử lý COD TN lý NH3 83 95 72 76 94 80 84 96 75 83 97 71 76 96 73 79 96 75 81 93 64 68 93 59 65 10 94 56 63 11 94 65 70 12 93 61 69 93 59 60 94 57 63 15 87 40 44 16 84 38 42 17 85 46 53 18 85 46 49 19 80 39 47 20 84 35 39 21 85 43 51 gh iê n u 74 tN COD:TN = 1,25 : 0,25 94 uậ COD:TN = 1:0,2 n Ngày thí nghiệm Tải trọng th 13 Lu ận vă th ạc sĩ Kĩ 14 COD:TN = 1,5/0,3 84 Tính ổn định thiết bị Dịng vào Dịng Hiệu suất 1281 81,6 93,63 1281 79,2 93,82 1281 96,4 92,47 1281 106,3 91,70 1281 79,0 93,83 1281 77,3 93,97 1281 87,5 93,17 1246 88,1 92,93 1246 87,3 92,99 10 1246 86,9 93,03 1246 95,2 92,36 1246 77,6 93,77 1246 84,9 93,19 14 1246 91,7 92,64 15 1257 88,7 92,94 16 1257 85,8 93,17 17 1257 86,2 93,14 18 1257 76,0 93,95 19 1257 86,7 93,10 20 1257 79,4 93,68 21 1257 85,2 93,22 n u Ngày thí nghiệm tN COD:TN = 1,25 : 0,25 gh iê Tải trọng n BẢNG PLI.18 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH ỔN ĐỊNH COD th uậ 11 Lu ận vă th 13 ạc sĩ Kĩ 12 85 dòng vào dòng hiệu suất 217 76,9 64,56 217 77,5 64,29 217 82,1 62,17 217 69,7 67,88 217 67,0 69,12 217 78,4 63,87 217 78,9 63,64 223 80,4 63,95 223 68,7 69,19 10 223 72,3 67,58 11 223 76,4 65,74 12 223 gh 86,9 61,03 223 74,2 66,73 223 77,1 65,43 220 80,4 63,45 16 220 76,8 65,09 17 220 68,0 69,09 18 220 75,2 65,82 19 220 81,6 62,91 20 220 79,4 63,91 21 220 79,8 63,73 tN n iê COD:TN = 1,25 : 0,25 u ngày n BẢNG PLI.19 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH ỔN ĐỊNH TN th uậ 13 Lu ận vă th 15 ạc sĩ Kĩ 14 86 Hiệu suất xử lý TN Hiệu xuất xử lý COD 64,56 93,63 64,29 93,82 62,17 92,47 67,88 91,70 69,12 93,83 63,87 93,97 63,64 93,17 63,95 92,93 69,19 92,99 10 67,58 11 65,74 12 61,03 13 66,73 93,19 14 65,43 92,64 63,45 92,94 65,09 93,17 69,09 93,14 18 65,82 93,95 19 62,91 93,10 20 63,91 93,68 21 63,73 93,22 n iê gh tN uậ th Kĩ ạc th vă ận Lu 17 n 15 16 u Ngày thí nghiệm sĩ BẢNG PLI.20 HIỆU SUẤT XỬ LÝ COD, TN 87 93,03 92,36 93,77 PHỤ LỤC II MỘT SỐ HÌNH ẢNH TRONG QUÁ TRÌNH Kĩ th uậ tN gh iê n u NGHIÊN CỨU Lu ận vă n th ạc sĩ Hình 1: Cân phân tích OHAUS Hình 2: Máy đo Ph để bàn Hana HI221 88 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u Hình 3: Thiết bị hút chân khơng Hình 4:Máy đo quang INESA 89 u Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n Hình 5: Bếp nung COD Hình 6: Tủ sấy 105oC 90 vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u Hình 7: Tủ sấy HY101 Lu ận Hình 8: Giàn chƣng cất Kjedahl Hình 9: Thiết bị hút ẩm 91 u Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n Hình 10: Thiết bị thí nghiệm 92 PHỤ LỤC III TÍNH TỐN MƠ HÌNH NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI GIÀU CACBON VÀ NITƠ BẰNG CƠNG NGHỆ MBBR TÍNH TỐN CỤM BỂ AO + Nước thải đầu vào lấy tương ứng tương ứng với mức nhiễm trung bình nước thải đô thị COD = 1.000 mg/l; amoni: 200 mg/l; TS: 300 mg/l; nhiệt độ nước trung bình: 250C + Nước thải sau xử lý: BOD = 50 mg/l; amoni: mg/l; TP = mg/l + Lưu lượng tính tốn Q = lít/h a) Bể aerobic (oxic) * Tính tốc độ phát triển vi sinh tự dưỡng tN gh iê n u Sử dụng mối tương quan để tính tốc độ phát triển vi sinh tự dưỡng: th uậ Trong đó: sĩ Kĩ m - tốc độ phát triển tối đa vi sinh tự dưỡng 1/ngày (d-1); th ạc T - nhiệt độ 0C; Lu 3mg/l); ận vă n DO - nồng độ oxy hóa hịa tan trì bể hiếu khí (qui định mức KDO - số bán bão hòa (chấp nhận giá trị mg/l) Thế giá trị trên(pH, T) để tính µmax: μmax = 0,75 ngày-1 * Tính thời gian lưu tế bào: c Trong đó: [ NH4 - N]0 - nồng độ amoni đầu vào: 200mg/l; KN - số bán bão hịa tính từ cơng thức Knowles: 93 (mg/l) kp - số phân hủy nội sinh tính từ giá trị 200C (tra tài liệu có giá trị 0,06 d-1) theo công thức: kp(25) = kp(20).1,04(T-20) = 0,06.1,04(25-20) = 0,073 ngày-1 c = 1,488 ngày c thời gian lưu tế bào tối thiểu, để thiết kế mức độ an tồn cần có (hệ số an tồn) nằm khoảng đến 20 lần Chọn thời gian lưu thiết kế θc,t = 14 ngày * Tính thể tích bể hiếu khí Mật độ tổng vi sinh X (phương pháp huyền phù) vận hành ấn định mức 5000 mg/l tương ứng mật độ hữu hiệu (VSS chiếm 75%) Nồng độ amoni dư sau xử lý phù hợp với tiêu chuẩn thải mg/l uậ tN gh iê n 1/ Thể tích bể hiếu khí tính theo oxy hóa amoni: u Hiệu suất sinh khối vi sinh tự dưỡng Y 0,6 g/g Kĩ th Trong đó: ạc sĩ Q - cơng suất xử lý (1 lít/giờ = 0.024 m3/ngày); vă n th [ NH4 - N] - nồng độ amoni dư sau oxy hóa; ận V- thể tích bể hiếu khí (m3); Lu XL - chất trơ nước thải, ấn giá trị 100 mg/l Thể tích Aerotank tính theo oxy hóa chất: V Q   c  Y  (S  S ) X  (1  k d   c ) Trong đó:  c: thời gian lưu bùn (ngày), c = 14 (ngày) tb  Q: lưu lượng nước thải (m3/ngày), Qngày  0,024(m3 / ngày)  Y: hệ số sản lượng tế bào (mg bùn hoạt tính/mg BOD5 tiêu thụ), Y = 0,4 – 0,8 Lấy Y = 0,65  S0: BOD5 nước thải vào bể Aerotank (mg/l), S0 = 1000 (mg/l)  S: nồng độ BOD5 sau lắng II (mg/l), S = 50 (mg/l)  X: hàm lượng tế bào chất bể (mg/l), X = 5000(mg/l) 94  kd: hệ số phân hủy nội bào (ngày -1), kd = 0,02 -0,1, lấy kd = 0,06  V  0,024  0,65 14  (1000  50)  0,0225(m3 ) 5000  (1  0,06 14) Chọn thể tích bể hiếu khí 23 lít *Tính lượng đệm cho trình nitrat hóa Đệm có đặc trưng sau: Diện tích bề mặt riêng: 3000 m2/m3; khối lượng: 170 kg/m3; chiều cao: 0,8 mm; đường kính: 22 mm Phương trình tốc độ phản ứng nitrat hóa tổng thể: Trong đó: : tốc độ nitrat hóa (g NH3 – N/m2/ngày), u k: số tốc độ phản ứng (phụ thuộc nhiệt độ/địa điểm), iê n : nồng độ chất tốc độ tới hạn (< mgN/l) tN gh n: bậc phản ứng (phụ thuộc nhiệt độ/địa điểm) th ạc sĩ Kĩ th uậ Ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng điều chỉnh mối quan hệ sau: vă n đây: ận kT1: số tốc độ phản ứng nhiệt độ T1, (m/ngày) Lu kT2: số tốc độ phản ứng nhiệt độ T2, θ: hệ số nhiệt độ Tỷ lệ đệm bể phản ứng: F= A/V.a 111,4/24x3000= 15,5% Đề tài chọn tỷ lệ đệm 20% * Tính tốn liều lượng khí cung cấp cho xử lý hiếu khí Lượng oxy cần thiết đáp ứng oxy hóa amoni chất hữu (BOD) bể hiếu khí tính: [O2] = CBOD + NOD Trong đó: CBOD nhu cầu oxy để oxy hóa BOD; NOD nhu cầu oxy hóa amoni 95 Tính lượng oxy khử BOD: CBOD = Q(S0 – S)[1 – 1,42Ys] + 1,42kp,s.X.VH Tính lượng oxy khử amoni: NOD = Q.(N0 - Ne).4,6 (kg/h) đây: Q - lưu lượng nước thải cần xử lý, (Q= l/h) N0 - nồng độ amoni đầu vào, mg/l Ne - nồng độ amoni đầu ra, mg/l b) Bể anoxic Chọn tỷ số tuần hồn bùn hoạt tính R = 0,5 tỷ số nội tuần hoàn IR = cho đảm bảo NO3 dòng đạt yêu cầu ≤ 30 mg/l tN gh iê n u Xác định nồng độ nitrate dòng theo phương trình (8 – 48) (Metcalf & Eddy,2003): n Lu ận vă Lượng DO vào bể anoxic: th ạc sĩ Kĩ th uậ Giả thiết NO2-N nước thải dòng vào dịng tuần hồn = 0, NO3 dịng nội tuần hồn NO3 bùn hoạt tính tuần hồn có NO3 nước thải dịng vào = Như vậy, NO3 vào bể anoxic: Ở nhiệt độ nước thải ≥ 20oC lấy DOinf = 0,5 mg/l; DONR = DO cuối bể aerobic = mg/l Trong trường hợp thiếu số liệu, theo WEF (2005) lấy DORAS = 0,5× DO cuối bể aerobic = mg/l Bể anoxic thiết kế theo cách tiếp cận qua tốc độ denitrate hóa riêng theo phương trình (8 – 41) (Metcalf & Eddy,2003): đây: – lượng nitrate xử lý, g/d; – dung tích bể anoxic, m3; – tốc độ denitrate hóa riêng 25oC, g NO3-N/ g MLVSS.d; Điều kiện thiết kế bể anoxic phải đáp ứng yêu cầu NO3 r ≥ TNOR 96 SDRN xác định theo Hình – 23 (Metcalf & Eddy,2003) biết tỷ lệ % rbCOD so với bCOD tỷ số F/Mb Theo Metcalt& Eddy (2003) thiếu số liệu sử dụng tương quan rbCOD = 15 – 25% bCOD, giả sử rbCOD = 20% bCOD Tỷ số F/Mb: u Ta thấy tỷ số F/Mb phụ thuộc vào cần xác định Do đó, cần phải tính tốn lặp, ban đầu giả thiết dung tích bể anoxic để tính tốn tỷ số F/Mb SDNR từ tính tốn lượng nitrate xử lý có đáp ứng yêu cầu hay không Theo Lê Văn Cát (2007) dung tích bể anoxic thường 25% – 50% dung tích bể aerobic Hoặc, giả thiết thời gian lưu thủy lực bể anoxic theo khuyến cáo Metcalf & Eddy (2003) HRTanx = 0,5 – h tN gh iê n Giả thiết dung tích bể anoxic bẳng 50 % bể aerobic Ta có: th ạc sĩ Kĩ th uậ Từ đó: Lu ận vă n Theo Hình – 23 (Metcalf & Eddy,2003) ta ước tính tốc độ denitrate hóa riêng 20oC SDNR20 = 0,05 g NO3-N/ g MLVSS.d Tốc độ denitrate hóa riêng 25oC: = hệ số nhiệt độ = 1,026 Lượng nitrate xử lý: Vì NO3 r = 4,3 g/d >TNOR = 2,7 g nên giả thiết chấp nhận 97 Lu ận vă n th ạc sĩ Kĩ th uậ tN gh iê n u Hình: SDRN – F/M rbCOD:bCOD 98